기초 상대강성도 이해

정의

기초 상대강성도는 기초의 휨강성과 지반 강성의 비로, 무차원 지표다.

기초가 지반 변형에 얼마나 저항하는지를 나타내는 값이다.

값이 클수록 기초는 강성기초에 가깝고, 작을수록 연성기초에 가깝다.

정의식과 변수

상대강성도는 기초의 휨강성을 지반 탄성계수와 기초 폭 세제곱의 곱으로 나눈 값이다.

식의 E_f는 기초 재료의 탄성계수, I는 단면 2차 모멘트, B는 기초 폭이다.

K_R은 기초와 지반의 상대 강성을 나타내는 무차원 값이다.

강성기초와 연성기초

강성기초는 기초가 지반보다 훨씬 강해 침하가 기초 전체에서 거의 같게 일어난다.

점토 지반에서는 접지압이 가장자리에서 중앙보다 크게 나타난다.

연성기초는 지반 변형을 따라 휘므로 접지압은 하중 분포를 따르고 침하는 중앙이 크다.

침하 균등화가 목표이면 강성기초, 부등침하를 허용하고 휨 응력을 검토하면 연성기초다.

계산 예

가상의 예로 두께 0.6m, 폭 4.0m인 철근콘크리트 매트기초를 계산해 본다.

단위 폭당 단면 2차 모멘트 I는 두께의 세제곱을 12로 나눈 값이다.

기초 강성 항은 25,000MPa에 I를 곱해 450이 되고, 지반 강성 항은 1,280이 된다.

두 값을 나누면 K_R은 0.35가 된다.

정리와 확인

두께를 0.2m로 줄이면 I는 약 0.00067m³가 되어 기초 강성이 크게 떨어진다.

그러면 K_R은 약 0.013이 되어 연성기초로 취급하는 것이 타당하다.

정리하면 K_R이 클수록 강성기초, 작을수록 연성기초에 가깝다.

실제 기초는 두 극한 사이에 있으며 경계값은 기준서마다 다르다.